20 августа этого года инструмент NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer), установленный на Международной космической станции, зарегистрировал самую яркую за всю историю рентгеновскую вспышку. Источником этой вспышки является пульсар, находящийся на удалении около десяти тысяч световых лет от нас. И за 20 секунд этот пульсар выпустил в окружающее пространство столько энергии, сколько наше Солнце излучает за промежуток времени в 10 дней.
Пульсар - это одна из разновидностей нейтронных звезд, остатков от взрывов сверхновых. После такого бывшее звездное ядро остается еще активным и эта активность наиболее сильна в районе полюсов, где из области нейтронной звезды в пространство бьют мощные потоки рентгеновского излучения. Достаточно часто нейтронные звезды вращаются с большой скоростью и излучаемые ими рентгеновские лучи проходят в направлении Земли, формируя импульсы, из-за которых пульсары и получили свое название.
В данном случае рентгеновская вспышка прибыла от пульсара под названием SAX J1808.4-3658 (J1808). Этот пульсар находится на удалении 11 тысяч световых лет от Земли в созвездии Стрельца, он вращается со скоростью 401-го оборота в секунду. Помимо того, что произведенная этим пульсаром вспышка стала самой яркой, параметры ее рентгеновского излучения имеют некоторые другие странные особенности.
Вспышка началась с мощного импульса, после которого последовала пауза, длительностью приблизительно в 1 секунду. Затем поток рентгеновского излучения начал набирать интенсивность и еще через 2 секунды он достиг пикового значения, пиковой яркости. Эта интенсивность оставалась неизменной в течение нескольких секунд, после чего яркость плавно пошла на убыль, снизившись до 20 процентов от пиковой за последующие 40 секунд.
Такой сложный рентгеновский импульс весьма необычен для вспышек типа Type I, но ученые, похоже, нашли этому подходящее объяснение. Все заключается в том, что пульсар J1808 не является "одиночкой", он является частью бинарной системы, а его компаньоном является коричневый карлик, космический объект, слишком большой для того, чтобы считаться планетой, но слишком маленький для того, чтобы стать полноценной звездой.
И нейтронная звезда J1808 постоянно тянет газообразный водород из окружения коричневого карлика. Этот водород накапливается в аккреционном диске пульсара и когда его концентрация увеличивается до какого-то предела, происходит мощный взрыв. Свет пульсара пытается "протолкнуться" через плотное газовое облако, часть которого нагревается и ионизируется. Когда количество поглощенной газом энергии становится велико, облако расширяется, и часть газа падает на поверхность пульсара, что приводит к мощному термоядерному взрыву, сопровождающемуся выбросом океанов энергии в окружающее пространство.
При всем этом, в области пульсара протекает несколько видов термоядерных реакций. Первой из них является реакция слияния ядер водорода в ядро гелия, такие же реакции "приводят в действие" и наше Солнце. Но, в непосредственной близости к поверхности нейтронной звезды проходят реакции, в ходе которых ядра гелия сливаются в ядро углерода. Энергетика и скорость этих реакций такова, что в результате взрыва верхний водородный слой пульсара просто сдувается в окружающее пространство.
Первый пик рентгеновской вспышки стал результатом расширения верхнего водородного слоя пульсара, а во время последующей паузы этот слой оторвался от поверхности и устремился в окружающий космос. Второй, самый яркий и длительный пик излучения произошел тогда, когда расширяющееся облако водорода было настигнуто ударом более высокоскоростной волны гелия, сброшенной с поверхности пульсара чуть позже волны водорода. И, после всего этого, пульсар вновь стабилизировался, а яркость рентгеновской вспышки пошла на убыль.
Однако, в форме рентгеновской вспышки пульсара J1808 остается еще несколько особенностей, для которых ученые не нашли подходящих объяснений. Расследование причин появления этих особенностей, с учетом достаточно высокого качества данных, собранных инструментом NICER, не заставит себя долго ждать, и все это позволит ученым открыть завесу некоторых связанных с нейтронными звездами и пульсарами в частности тайн и загадок.